半导体分立器件测试系统的半导体测试概述

半导体分立器件测试系统半导体测试是什么？ 传统意义的半导体测试指基于ATE机台的产品测试，分为wafer level的CP测试(chip probing）或FE测试（FrontEnd test）和封装之后的FT测试（final test）或BE测试（backend test）。当然随着WLCSP (wafer level chip scale package)封装的推广，越来越多产品只需要CP测试后就可以切割分片供货了。 传统的半导体测试是高度依赖DFT设计，完备的DFT设计可以提供高故障覆盖率的测试激励，保证半导体测试可以用最小的时间成本筛选出有故障的芯片。但是随着芯片软硬件复杂度的提高，许多问题无法或很难抽象出相应的故障模型，因此SLT(system level test)也被多数公司采用，放在FT测试之后整个FT测试的故障覆盖率，保证DPM（defects per million ）满足客户需求。

半导体测试流程 芯片根据应用领域，温度和可靠性要求的不同，需要定义不同的test insertion。比如汽车电子的产品测试流程如下共有5个test insertion，如此多的test insertion是因为汽车电子的DPM要求zero defect，必须在不同温度下多次测试最大限度地筛选新品。 而一般用于消费类比如手机通讯的芯片，因为不涉及生命和公共安全，DPM要求一般在500附近，因此测试的流程也尽可能的简化去降低测试成本。如下图所示，根据工艺在不同温度对logic/sram的影响，决定wafer和device的测试温度。 因为增加一个test insertion，测试成本就会显著增加，产品利润就会降低。因此半导体测试的一个重要工作是研究如何用尽量少的test insertion达到同样的DPM目标。以上图为例，在项目的早期定下目标是“量产程序需要去除device test@cold，burn-in以及SLT”，在早期测试程序开发过程中，就需要研究尝试如何在保留的test insertion中增加更多的测试（比如scan/mbist/IO stress测试，更严格的pass/fail limit等等），以达到筛选出同样有问题的芯片。 如何定义不同test insertion的测试内容呢？ 概括而言是需要测试工程师根据故障概率，测试时间和测试条件的综合评估而定。 wafer test使用探针卡+probe实现芯片与ATE机台的电气连接，一般而言探针卡的接触电阻以及感性阻值较大，尽量避免测试频率高的测试（限制在50M~100M以内），而将重点放在scan/mbist等故障率比较高的测试上，保证90%以上的defect可以在wafer level筛出而不浪费assembly和FT测试的cost。 FT测试一般在早期需要实现所有的测试以保证测试覆盖率。除了筛选defect之外，一般FT测试还需trim一些analog模块比如bandgap，reference current，reference resistance等等，以及其他一些需要将结果写到fuse内的测试。 SLT一般使用类似系统应用板搭建的mini-system执行系统应用软件，筛选出无法用DFT的故障模型表征的defect，或者是ATE机台受限的一些和性能相关的功能测试。但是因为SLT测试不容易提供工艺和设计改进需要的具体数据，一般需要在量产过程中提高ATE测试的故障覆盖率以及有效性，最大限度地减少进入SLT测试的defect device的数量，最终目标是去除SLT测试。